「對於所有物聯網應用而言,沒有哪一種無線協議是完美的。」所以,多協議、多頻段解決方案的需求未來還會繼續增長,透過在一個高度整合的SoC 晶片中多個無線標準的協議,IoT工程師有了足夠的靈活性來應對多種應用場合。

業界主流公司紛紛推出這類多協定產品,如Silicon Labs的Wireless Gecko、NXP的KW41、德州儀器(TI)的C2560系列、Qorvo的GP695等,均是瞄準這個需求。這些產品的誕生,為工程師提供更靈活的選擇。

今年中時,藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)宣佈 「藍牙Mesh網路」的到來,物聯網的連接與應用情境變得更多元,物聯網的節點也越來越多。Silicon Labs提供超小尺寸藍牙系統級封裝(SiP)模組和多協定SoC,支援低功耗藍牙(BLE)和藍牙網狀網路連接。

網狀網路的優點如下: ˙利用路由的多跳(multi-hop)通訊範圍來擴展閘道器或行動設備的連接範圍; ˙降低設備傳輸間距並獲得更好的功耗; ˙以單一子網支援100多項設備來提高系統規模; ˙以自愈網路解決節點故障,來提高系統可靠性; ˙利用設備之間的通訊提供最佳的響應能力。

日前,Silicon Labs在深圳舉行小型媒體見面會,該公司亞太區資深市場經理陳雄基與電子技術設計(EDN)中國版的記者分享了其Wireless Gecko(無線小壁虎)SOC和動態多協定軟體。

成本與尺寸的降低

這種多協定解決方案,可以大大降低雙晶片架構的額外複雜性和硬體成本,陳雄基指出,與兩個獨立的晶片相比,整合的單晶片方案可無線子系統物料清單(BOM)成本和尺寸降低達40%。

此外,簡化軟體發展、改善產品生命週期管理、加快上市時間也是非常明顯的優勢。

高達 20dbm的輸出

陳雄基指出,主流收發器的功率並沒有20dbm高,Silicon Labs率先將功率做到這麼高。另外,業界收發器一般需要150~200mA的電流,而Silicon Labs只需要120mA@2.4GHz&20dbm,接受靈敏度方面,如ZigBee達到-101dbm。

手機APP直接部署

動態多協定軟體允許使用者使用智慧手機APP透過藍牙直接對ZigBee網狀網路進行部署、更新、控制和監控。

該軟體還可以藍牙信標擴展基於ZigBee的可連接照明和樓宇自動化系統,更輕鬆地部署可擴展的室內基於位置的服務基礎設施。透過向ZigBee網狀網路添加低功耗藍牙功能,開發人員可以創建更易部署、使用和更新的下一代IoT應用。

經Silicon Labs調度的動態多協定

任何多協議解決方案都必須解決這樣一個問題:如何利用分時機制共用無線電才能在一個晶片上同時運行多種無線協議。——就像紅綠燈機制來確定某個時間段由某個協議來運行一樣。

這個時候沒有OS很難實現。Silicon Labs把原有的協議重寫了一遍,以Micrium OS實現優先順序的分配,在不同的時間間距做不同的配置。這樣可以支援ZigBee路由,藍牙連接和藍牙信標,並且連接間隔是可配置的,以達到最佳的通訊品質。

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去年被Silicon Labs收購的RTOS廠商Micrium,在過去10年中已成為付費µCOS中市占最高的軟體。

安全性與穩定性

之前中國有一個很流行的說法:「大部分的物聯網設備都是在裸奔」。物聯網設備的安全性已經逐步受到廣泛的重視。陳雄基表示,「網狀網路有不同的協定和標準,藍牙Mesh在應用層和網路層都有安全的需求。」Wireless Gecko加入了很多安全的演算法,包括很多SoC支持AES128/256,以及ECC等不同的安全性演算法。

最後,值得一提的是Silicon Labs推出的支援最新藍牙網狀網路規範的全套軟體和硬體。與現有開發工具相比,專利的網路分析工具和智慧手機藍牙網狀網路通訊協定棧的組合,協助IoT開發人員縮短產品上市時間達六個月。